变电站主变差动保护动作跳闸的原因分析及预防策略分析

刘白愚

（贵州水投能源开发有限责任公司,贵州 贵阳 550000）

0 引言

黔中水利枢纽工程一期工程是一项水利工程,作为灌溉和为城市提供足够的城市用水,并且同时带有发电的功能。该项目是多个项目协调配置,作为一项大型（1）一级工程,平寨水库坝址的流域面积为3492 km2。平寨水电站作为水源电站,是黔中水利枢纽工程,目前安装了容量74800 kW/台的两台设备。平寨水电站水轮发电机组通过普通箱式母线和升压变压器与梭嘎变电站110 kV母线连接。梭嘎变电站连接了两条110 kV引出线的电路。渠首的电站的工作原理简单,凭借灌溉的水能和城市供水来发电。从平寨水库到电站,水通过1.13 km压力的隧道进行传输。电站以10 kV一级电压就近接入黔中施工变电站与地方电网系统连接。渠首电站2 台机组经一台6300 kVA三相双圈变压器升压至10.5 kV通过1 回10 kV线路接入系统[1]。革寨1#泵站位于安顺市双堡镇塘山土家院附近,该泵站属于三级负荷；泵站设一台6300 kVA主变压器。革寨2#泵站由革寨水库提水至主引水干渠,革寨2#泵站位于安顺市东屯乡革寨村（革寨水库大坝）,泵站设一台8000 kVA主变压器。

1 故障发生过程

1.1 保护动作简述

2020年08月08日19时04分01秒,平寨电站1#主变比率差动保护动作,跳开110 kV梭寨I回线路101 断路器,跳开#1发电机组出口021 断路器,#1机组从系统解列,1#机甩负荷停机正常。19 时04 分01 秒,#5 机组失磁保护动作,5#机组停机正常。

1.2 事件发生前平寨电站运行方式：

平寨电站1#、2#、5#机组并网发电运行,带负荷142.4 MW。1#、5#机分别经 1#主变、4#主变升压送至110 kV梭寨I回线路,2#机组升压送至110 kV梭寨II回线路,110 kV母线分段运行,110 母联断路器处于分闸位置。

2 事件主设备情况

平寨电站两台SF11-90000/110、121±2×2.5%/13.8 KV三相双线圈油浸风冷无励磁调压变压器、两台SCB9-1250 kVA、13.8±2×2.5%/10.5 kV 厂用干式变压器、两台SCB9-1000 kVA、10.5±2×2.5%/0.4 kV厂用三相双线圈干式无励磁调压变压器、两台SC9-400 kVA、10.5±2×2.5%/0.4 kV坝区三相双线圈干式无励磁调压变压器。在此配置下进行合理化安装,与其它设备进行协调配合使用,组成整个变电站。革寨1#、2#泵站两台SC9-315 kVA、35/0.4 kV厂用干式变压器、两台SC9-315 kVA、 10/0.4 kV 厂用干式变压器。其中,发生事故的设备见表1。

表1 事故设备表

3 动作情况分析

平寨电站#1 主变保护装置,是北京四方继保自动化股份有限公司进行生产的,其型号为CSC-316 M型。作为数字式变压器保护装置,其比率差动保护定值见表2。

表2 比率差动保护定值表

事件发生后,值班人员通过在进行#1主变保护装置检查时发现A、B、C三相比率差动保护均动作,动作时间分别为 106 ms、112 ms和118 ms。110kVI段母线电压和110 kV梭寨I回的电流以及部分保护开关量和断路器位置开关量。从图中可以看出,在19 时04 分01 秒628 毫秒时,从110 kV I段母线的零序电压上可以看到系统感受到一个小扰动,而且从110 kV梭寨I回线路的电流也可以看出,B相电流约有减小,此扰动造成#1 主变差动保护启动,观察同时期的#1 发电机和#2 发电机电流均无明显变化,所以推断是#5 机的母线电压或厂用等回路受到冲击,而这个冲击甚至影响到了#5 机的励磁系统。因为又过了90 ms左右从110 kV梭寨I回线路的电流可以看出,三相电流均明显增大,有效值从故障前的0.3 A左右升到了0.47 A,而110 kV母线三相相电压从故障前的62 V左右降到故障时的54 V左右,这很明显是机组失磁进相的表现。另外从电流与电压的相位关系也可以看出,以110 kV梭寨I回线路A相为例,在故障前梭寨I回线路的电流与电压基本上同相,线路送纯有功；而保护跳闸之前该电流超前电压的相角已经达到了45°,平寨电站对于系统处于进相状态,说明有机组失磁。从110kV母线电压也可以看出,在#1主变差动保护动作后110 kVI段母线电压随即消失,而此时103 断路器是合闸的,#5 机还在运转,110 kVI段母线的电压应该是能维持一段时间的。由此说明#5机机端电压早在#1变压器差动保护动作之前就已经消失了。事后在调查过程中,将#5 生态机再次零起升长时间运行,未发现励磁系统明显的故障,因此判断#5机励磁系统受到的是一个瞬时的短路扰动导致机组失磁。但具体原因有待将来运行检验继续探究。

4 存在的问题

设计单位失误,漏将4#主变高压侧103 断路器的TA电流引入#1主变压器 CSC-316 M差动保护装置,没有接入#1主变保护联跳103 断路器的出口回路。

5 整改措施

5.1 临时整改措施

鉴于当前平寨水库水位已逼近高水位,当前水位 1330 m,距离防汛最高水位1 m,空库容2200 万m3,当前不发生降雨情况下,预计6 天后开始弃水。建议：把4 B主变高压侧送至110 kV梭寨I回母线支路103 断路器断开,#4主变停运,确保1 B主变运行不受影响,该运行方式下不影响电网运行安全,不影响平寨电站机电设备安全运行[2]。

5.2 永久解决措施

正在对接设计单位,待设计单位提供整改方案后电站组织进行审查再开展相关工作,预计两个月内完成,未完成整改前#4主变不投入运行,整改完成后,平寨电站编制整改报告报贵部审查。

5.3 日常巡检

对主要设备和尤其是刚进入使用的设备,在日常工作中要进行详细的检查,特别是对电容器组以及SVC进行特别的检测,并在正式使用前测量SVC电抗器的相序。

5.4 人员问题

作为电气工作者,总结这次事故的经验和教训,并在未来的类似工作中集中精力进行预防,这一点更为重要。为了获得所有重要的保护,要坚决根据有效的操作方法进行检查,并根据图纸检查现场的一次和二次设备,以确保每个电路正确。解决短时间内或正常情况下发现不了的隐患,为以后的正常使用和日常修护建立下便捷和良好的前提,坚决制止此类事故的出现,从源头进行解决,进而对电网的维护和安全使用提供积极的作用。

6 结语

供电设备的安全工作会对生活产生重要的影响,当下水电供电设备中真实存在着供配电系统设计不合理,运行安全可靠性低,跳闸故障频繁等一系列问题。通过对这些问题的研究探讨,根据这些问题去找寻相应的解决办法,以此为增加供电系统的安全,为安全供电提供有效的积极作用。及时发现设备的问题,减少发生临时状况的情况,尽早做好相应的解决措施,为设备的正常工作保驾护航。